Станки для технологии «Пластика в дереве»

В первом номере нашего журнала за этот год автор публикации «Криволинейное изобретение» Александр Нелидов рассказал о созданных им технологиях изготовления уникальных криволинейных деревянных деталей и строительства с их использованием. Материал, который мы предлагаем вниманию читателей в этом номере, посвящен оборудованию для изготовления криволинейных деревянных стеновых деталей по технологии «Пластика в дереве».

Весь ассортимент криволинейных деревянных стеновых деталей изготавливается в заводских условиях. Для обеспечения технологического процесса требуется стандартное и специальное оборудование, примерный перечень которого и план размещения на предприятии предлагается автором статьи.

Набор стандартного оборудования включает в себя ленточнопильный станок, рейсмус, заточные станки, подъемные тельферы, рольганги, систему сбора отходов (опилок, стружки) и др. Для клееных деталей требуются сушильные камеры, строгальные станки, пресс.

Специальное оборудование разработано и запатентовано автором и может состоять из двух серий станков: минимальной (№   1,  2) и полной. Минимальная серия обеспечивает изготовление всех основных криволинейных элементов деревянного коттеджа − углов, эркеров, башен, полубашен и др. Полная серия позволяет изготавливать более сложные криволинейные деревянные детали, например, с переходом с одного радиуса на другой по знаку (перелом дуги) и «волнистое» бревно.

В минимальную серию №  1 специального оборудования входят:

Рис. 1. Цех РУТС-1; РПФС-1


Рис. 2. Цех СФС1-2; РФС-2


Рис. 3. Станок для фрезерования узлов сопряжения


Рис. 4. Цех УТС-1. Фрезеровочный центр

• радиальный угловой торцовочный станок РУТС-1 (рис. 1) для раскроя лафета или бруса на заготовки-сегменты (З-С);
• радиальный пильно-фрезерный станок РПФС-1 (рис. 1) для пиления и фрезерования З-С, который позволяет получить криволинейные детали сегментов (КДС);
• сверлильно-фрезерный станок СФС-1 (рис. 2) для сверления на КДС не менее двух монтажных отверстий, а также для фрезерования торцевых соединительных пазов для деталей как с естественной влажностью, так и сухих;
• станок ФУС-1-2 (рис. 3) для фрезерования криволинейных, обычных прямых, комбинированных и сложных узлов сопряжения деревянных стен.

В минимальную серию спецоборудования для сухих клееных деталей следует также включить пресс для склеивания КДС по торцам в бесконечную деталь с углом сегмента 360 град.

Автор предлагает и примерный порядок расположения оборудования в цехе в соответствии с технологической цепочкой, которое может меняться в зависимости от комплектации и размеров здания. Если следовать основному технологическому процессу по «сырому» варианту, то в первом случае пиловочник, поступающий в цех на ленточную пилораму, раскраивается на пиломатериалы, центральная часть которых (лафет) подается на радиальный угловой торцовочный станок (РУТС-1). В случае «сухого» варианта на этот станок подаются склеенные определенным образом ламели. Для выравнивания горизонтальных плоскостей, а следовательно и толщины заготовки (лафета), их необходимо обработать в рейсмусе. Ширина заготовки рассчитывается по формуле:
B=2a+(R–a)(1−cosY/2)+2d,
где В − полезная ширина заготовки; а − радиус оцилиндрованного бревна или половина ширины профильного бруса; R − осевой радиус криволинейной детали; Y − угол сегмента криволинейной детали; d − допуск на обработку.

Настройки РУТС-1 осуществляются по следующим параметрам: угол сегмента − оптимальный 30° (первый вариант) и (30+Х)° (второй вариант), где Х − высота торцевого шипа для склеивания; расстояние Н от центра РУТС-1 до оси (половины) заготовки определяется по формуле H=R−(R−a)(1−cosY/2)/2.

Раскрой заготовок (лафета) можно производить и на угловом торцовочном станке из второй серии оборудования − УТС-2 (рис. 4). В этом случае определяющим параметром будет расстояние L между лежащими на оси заготовки (лафета) точками пропила, которое определяется по формуле L=(R−a)sinY/2+(R+a)tgY/2. Для сухих заготовок, предназначенных для склеивания, этот размер увеличивается на высоту шипа.

Полученные таким образом заготовки-сегменты поступают на сверлильно-фрезерный станок СФС-1, в строго определенных местах заготовок сверлятся монтажные отверстия и фрезеруются торцевые соединительные пазы. Для сырых З-С фрезеруются прямые одинарные или двойные пазы или пазы в «ласточкин хвост». Для сухих З-С учетом дальнейшего склеивания фрезеруются шипы.

Следующий этап обработки − выпиливание и фрезерование по радиусу. Для этого разработаны станки: радиальный пильно-фрезерный станок РПФС-1 и радиальный фрезерный станок РФС-2. В первом случае (РПФС-1) З-С устанавливаются на держатели, которые, в свою очередь, крепятся и могут передвигаться по направляющим. Обрабатывающие узлы расположены на рамах, которые, вращаясь по окружности, производят криволинейное пиление и фрезерование.

В процессе разработки технологии «Пластика в дереве» для выполнения более сложных сопряжений стен, укрепления узлов соединения, где есть перелом дуги, а также для получения стены «вертикальная волна» автором было разработано специальное оборудование − центр фигурного профильного фрезерования (ЦФПФ). При кажущейся сложности технологического процесса следует сказать, что оно вполне промышленно применимо. ЦФПФ требует от специалистов элементарных знаний геометрии, для того чтобы использовать свои или предложенные автором установочные формулы расчета для получения готовых изделий с нужными характеристиками.

Основные узлы центра: фрезерный (пильный) узел на раме с возможностью движений качения (как поперечных, так и вокруг своей оси), управляющие тележки с обеих сторон рамы, которые, синхронно передвигаясь вперед-назад, попеременно включая и выключая фиксаторы коромысел, при помощи этих коромысел передают фрезерному (пильному) узлу сложную траекторию движения. Заготовка − четырехкантный брус − подается к фрезерному узлу со скоростью, равной скорости управляющих тележек. В результате этих рассчитанных движений брус, ширина которого определяется по формуле B=A+t+2R(1−cosY/2), получает форму синусоиды с шагом L=2R sinY/2. В ЦФПФ предусмотрен режим перехода на прямое фрезерование (пиление). В результате такого перехода получается сложная деталь, из которой на станке УТС-2 можно выпилить практически любой строительный фрагмент: обычный криволинейный сегмент, сегмент, у которого знак кривизны изменяется (перелом дуги), сегмент с переходом криволинейного участка на прямолинейный и т. п. Из цельных деталей можно построить стены «вертикальная волна».

Завершающей технологической операцией является изготовление узлов сопряжения, проще говоря, чашек. Нетрудно догадаться, что при пересечении, например, криволинейной и прямой стены, на деталях криволинейной стены фрезеруется прямая чашка, на деталях прямой − криволинейная, причем осевой радиус кривизны чашки точно повторяет осевой радиус кривизны криволинейной стены. В зависимости от сложности пересекающихся стен станок, разработанный для этих целей, позволяет изготавливать узлы сопряжения такой же сложности.

В заключение надо отметить, что на всем оборудовании предусмотрены регулировки. Регулируются угол сегмента, осевой радиус, а размеры сечения криволинейной детали и другие параметры.

Александр НЕЛИДОВ